第五章 气体和蒸汽的基本热力过程

第五章气体和蒸气的基本热力过程第五章气体和蒸汽的基本

热力过程5-1研究热力过程的目的和方法5-2定容过程、定压过程和定温过程5-3绝热过程5-4理想气体的可逆多变过程5-5理想气体热力过程综合分析1、实施热力过程的目的：（2）达到预期的状态变化，如压气机中消耗功量使气体升压。（1）实现预期的能量转换，如锅炉中工质定压吸热，提高蒸汽的焓使之获得作功能力；2、热力分析的目的：（1）揭示过程中工质状态参数的变化规律以及能量转化情况；（2）计算热力过程中状态参数变化及热量和功量。5-1研究热力过程的目的和方法3、热力过程分析的假设：（1）根据实际过程的特点，将实际过程近似地概括为几种典型基本过程：定容、定压、定温和绝热过程；（2）不考虑实际过程中不可逆的耗损，视为可逆过程；（3）工质视为理想气体；（4）比热容取定值。p，T，v，u，h，sq，w，wt不可逆再修正4、分析热力过程的依据：（1）热力学第一定律稳流能量方程（2）理想气体（3）可逆过程5、分析热力过程的步骤：（1）确定过程方程-该过程中参数变化关系（初、终态两个端点）（2）根据已知参数及过程方程求未知参数（3）用p-v和T-s图表示，便于分析讨论（4）求△u，△h，△s。（5）计算q，w，wt。

5-1研究热力过程的目的和方法热力学能变化量焓的变化量熵的变化量功（1）容积功热量（1）用比热计算热量

（3）用能量方程计算热量

（2）技术功

（2）用熵的定义式计算

1、定义式；2、能量方程5-1研究热力过程的目的和方法1、过程方程:

2、状态参数关系式:

3、定容过程的过程曲线:

即定容过程线在T-s图上为指数曲线曲线的斜率为

5-2定容过程、定压过程和定温过程一、定容过程

pvTs1212一、定容过程

定容过程的p-v图和T-s图

5-2定容过程、定压过程和定温过程4、热力学能、焓和熵的变化量热力学能变化量

焓的变化量容积功

技术功

5、功和热量

熵的变化量热量

一、定容过程0定容过程中工质不输出膨胀功，与外界交换的热量全部用于改变工质的热力学能。

5-2定容过程、定压过程和定温过程1、过程方程:2、状态参数关系式:3、定压过程的过程曲线:即定压过程线在T-s图上为指数曲线定压过程曲线的斜率为二、定压过程

定容过程曲线的斜率为

5-2定容过程、定压过程和定温过程定压过程的p-v图和T-s图pvTs1212v二、定压过程

上凸？下凹？

5-2定容过程、定压过程和定温过程4、热力学能、焓和熵的变化量热力学能变化量

焓的变化量容积功技术功5、功和热量熵的变化量热量二、定压过程

0

定容过程中工质吸入的热量等于焓增，放出的热量等于焓降。5-2定容过程、定压过程和定温过程1、过程方程:2、状态参数关系式:3、定温过程的过程曲线:即定温过程线在p-v图上为等边双曲线定温过程曲线的斜率为三、定温过程

5-2定容过程、定压过程和定温过程定温过程的p-v图和T-s图pvTs1212三、定温过程

上凸？下凹？等边双曲线5-2定容过程、定压过程和定温过程4、热力学能、焓和熵的变化量热力学能变化量

焓的变化量容积功技术功5、功和热量熵的变化量三、定温过程

00

热量

理想气体定温过程中吸热量全部转化为膨胀功；对于理想气体定温稳定流动开口系，流动功为0，吸热量全部转化为技术功。5-2定容过程、定压过程和定温过程在空气可逆定压加热过程中，必然是（）空气作功量大于其热力学能增加量空气作功量等于其热力学能增加量空气作功量小于其热力学能增加量不一定ABCD提交单选题1分定温过程的特点是（）温度不变，所以理想气体的热力学能和焓的变化量为零温度不变，压力和体积成正比温度不变，所以状态参数变化量为零温度不变，所以熵值变化为零ABCD提交单选题1分在p-v图上，某比容增加的理想气体可逆过程线下左侧的面积表示该过程中系统（）所作的膨胀功的大小消耗外界功的大小所作的技术功的大小消耗的热量ABCD提交单选题1分在T-s图中，某熵减小的理想气体可逆过程线下的面积表示该过程中系统（）吸收的热量对外做的功量放出的热量消耗的外界功ABCD提交熵增加单选题1分对于一定质量的理想气体，不可能发生的过程是（）气体绝热压缩，温度降低气体放热，温度升高气体绝热膨胀，温度降低气体吸热，温度升高ABCD提交单选题1分可逆绝热过程是定熵过程一、过程方程式

对可逆绝热过程5-3绝热过程

分离变量

取定比热容，积分

绝热过程就是等熵过程？设理想气体比热容为定值，则γ也为定值。

过程的熵处处相等两状态的熵相等其他推导方法

理想气体状态方程

定值

两边积分并整理得其微分形式将(2)代入(1)式

(1)(2)1、过程方程式5-3绝热过程2、状态参数关系式

当

不能用变比热容熵计算自学（第三节第五部分）5-3绝热过程3、定熵过程的过程曲线定熵过程曲线的斜率为

由过程方程得

可知在p-v图上是一高次双曲线定温过程曲线的斜率为

定熵线比定温线陡

5-3绝热过程定熵过程的p-v图和T-s图pvTs1212T3、定熵过程的过程曲线

5-3绝热过程vppvTs5-3绝热过程sTpvTs3、定熵过程的过程曲线

热力学能变化量

焓的变化量容积功5、功和热量熵的变化量热量4、热力学能、焓和熵的变化量

绝热过程的过程功来源于工质本身的能量交换。膨胀时膨胀功等于工质热力学能的降低量；压缩时压缩功等于工质的热力学能增量。任何工质可逆或不可逆绝热过程

5-3绝热过程5、功和热量（2）容积功通过定义式推导

可逆绝热过程5-3绝热过程5、功和热量

技术功

工质在绝热过程中所作的技术功等于工质焓的降低量。

（2）技术功通过定义式推导

任何工质可逆或不可逆绝热过程

可逆绝热过程5-3绝热过程讨论：关于T-s图及p-v图..opvT1T2T3T4124.s2p21、确定p-v图上T增大及s增大方向利用特殊过程的特性，如2→4利用过程的能量关系，如2→10利用特殊过程的特性，如2→4s4

比较什么，先画两条什么线，再画特殊线，进行分析。

1’5-3绝热过程..oTsv1v2v3v4324p2T2.1、确定T-s图上p增大及v增大方向利用特殊过程的特性，如2→3利用过程的能量关系，如2→40利用特殊过程的特性，如2→4

p4

比较什么，先画两条什么线，再画特殊线，进行分析。

1’4’5-3绝热过程p-v图和T-s

图上的曲线簇5-3绝热过程下列四种说法中，（）1、3、4错1、2、4对2、3、4对1、2、3、4都对ABCD提交1、在p-v图上，将定温线向左水平移动，其温度降低；2、在p-v图上，将绝热线向左水平移动，其比熵降低；3、在T-s图上，将定压线向左水平移动，其压力降低；4、在T-s图上，将定容线向左水平移动，其比体积降低。单选题1分判断下列说法是否正确（）（1）定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程（2）绝热过程即定熵过程对；对对；错错；对错；错ABCD提交单选题1分理想气体绝热过程比热为（）cvcp∞0ABCD提交单选题1分定熵过程的特点是（）

定熵过程就是绝热过程

ABCD提交单选题1分

定值

5-4理想气体的可逆多变过程n为多变指数，常量，每一过程有一n值。(1)当n=0

(2)当n=1

基本过程是多变过程的特例。1、状态参数关系式和多变指数

从上面3个式子中的任何一个都可得到多变指数的值

5-4理想气体的可逆多变过程2、多变过程功、技术功及过程热量热力学能变化量焓的变化量

熵的变化量5-4理想气体的可逆多变过程2、多变过程功、技术功及过程热量

容积功

理想气体绝热指数等于比热容比，γ=𝜅5-4理想气体的可逆多变过程2、多变过程功、技术功及过程热量技术功

理想气体可逆多变过程中，技术功是容积功的n倍。

5-4理想气体的可逆多变过程2、多变过程功、技术功及过程热量热量

称cn

为多变过程的比热容，可正、可负、可为0。即

5-4理想气体的可逆多变过程多变过程即任意过程（）对错AB提交单选题1分相同初终点所进行的定压和定容过程，热力学能的变化相同（）对错AB提交单选题1分相同初终点所进行的定压和定容过程，对外输出的膨胀功不相同（）对错AB提交单选题1分理想气体多变过程热力学能变化△u等于（）Cn△TCv△TCp△TR△TABCD提交单选题1分(1)当n=0

(2)当n=1

基本过程是多变过程的特例。多变过程5-5理想气体热力过程综合分析一、多变过程与基本过程的关系n为多变指数p-v，T-s图分析目的：（1）定性分析热量、功及热力学能的变化过程；（2）验证能量方程计算结果的正确性。

vpp

v

T

s二、多变过程的过程线分布规律和过程特性多变过程p-v图

同一状态下，压力p和比体积v值确定，斜率只与过程指数n有关，指数n越大，则过程线的斜率的绝对值越大。指数n按顺时针方向逐渐增大

（2）n<0，压缩时压力降低。阴影部分不考虑5-5理想气体热力过程综合分析二、多变过程的过程线分布规律和过程特性多变过程T-s图

指数n按顺时针方向逐渐增大（1）过程指数n=1时，定温过程；

sT

p

vT

s

阴影部分不考虑5-5理想气体热力过程综合分析u在p-v，T-s图上的变化趋势sTvp

u>0

u>0

二、多变过程的过程线分布规律和过程特性-热力学能uT=朝右上方热力学能增大朝上方热力学能增大5-5理想气体热力过程综合分析

h在p-v，T-s图上的变化趋势sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0

二、多变过程的过程线分布规律和过程特性-焓hT=朝右上方焓增大朝上方焓增大5-5理想气体热力过程综合分析

朝右下方容积功增大

w在p-v,T-s图上的变化趋势sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0w>0w>0

二、多变过程的过程线分布规律和过程特性-容积功

朝右方容积功增大等熵线5-5理想气体热力过程综合分析wt在p-v,T-s图上的变化趋势sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0w>0w>0wt>0wt>0

二、多变过程的过程线分布规律和过程特性-技术功

朝下方技术功增大朝右下方技术功增大等熵线5-5理想气体热力过程综合分析q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0q>0

二、多变过程的过程线分布规律和过程特性-热量

朝右上方热量增大朝右方热量增大等温线5-5理想气体热力过程综合分析u，h↑(T↑)w↑(v↑)wt↑(p↓)q↑(s↑)二、多变过程的过程线分布规律和过程特性sTvp

u>0

u>0

h>0

h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0q>0

等熵线等压线等容线等温线顺时针往右上为正顺时针往右下为正5-5理想气体热力过程综合分析p-v，T-s图练习-1sTvp压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？

5-5理想气体热力过程综合分析sTvp膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？

p-v，T-s图练习-25-5理想气体热力过程综合分析sTvp膨胀、升温、吸热的过程，终态在哪个区域？

p-v，T-s图练习-35-5理想气体热力过程综合分析sTvpn=1.5的膨胀过程，判断q、w和

u的正负？

p-v，T-s图练习-4

u<0w>0q<05-5理想气体热力过程综合分析工质进行了一个放热、升温、升压的多变过程，则多变指数n（）0<n<1

无法确定

ABCD提交单选题1分理想气体在可逆多变过程中，吸热、压缩，则过程线为（）1→21→31→41→5ABCD提交单选题1分1pvon=0n=1n=κn=±∞.某理想气体经历4个过程，1-2、1-3、1-4、1-5，如T-s图。（1）求各过程p-v图；（2）指出过程加热或放热，膨胀或压缩。Tson=0n=1n=κn=±∞12345.解

1-2边膨胀、边放热231-3边压缩、边放热1-4边膨胀、边吸热41-5边膨胀、边吸热、边降温5封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300℃，经可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，t2=400℃。已知该气体的气体常数Rg

=0.287kJ/(kg·K)，试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？气体比热容为常数，cV

=0.716kJ/(kg·K)。解对初，终态用理想气体状态方程式1到2是可逆多变过程，多变指数多变过程膨胀功和热量吸热过程

？0.5kmol某种单原子理想气体，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。1）画出各过程的p-v图及T-s图；2）计算整个过程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。解1）p-v图及T-s图2）先求各点状态参数0.5kmol某种单原子理想气体，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。1）画出各过程的p-v图及T-s图；2）计算整个过程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。理想气体等温过程：热量=膨胀功=技术功放热

0.5kmol某种单原子理想气体，由25